在第二代分布式計算聯盟成立的當天，有人問了IBM大中華區科技合作部業務發展總監張思民一個問題：現在到處都聽說“聯盟”這個詞，在中國是不是只有“聯盟”才能賺到錢？

張思民不假思索地回答：“聯盟恰恰是最不賺錢的做法，如果一個聯盟有著太明確的賺錢的訴求，那就不是一個成功的聯盟。我們賺取的是一種無形的價值，那就是社區的力量、開放的力量，通過傾聽各界的聲音，從最底層的核心技術做起，進而影響整個產業。

IBM大中華區科技合作部業務發展總監張思民

說這話的時候是在一場跨界的媒體見面會上。而之所以說跨界，從參會的媒體看，有IT媒體，還有電子行業的媒體。而從受訪者來看，幾乎囊括了服務器產業各方代 表，有芯片廠商、板卡廠商、 IDH（Independent Design House）、ISV（Independent Software Vendors ）、服務器廠商、門戶網站以及清華大學等專家代表。這么強大的陣容，是要召喚神龍么？一切要從一個真實的案例說起。

一個故事帶來的可能性

今年四月份開始，IBM和Xilinx開始探討更多合作的可能性。雙方見面后，IBM講OpenPOWER，講CAPI……xilinx講FPGA，講可編 程……起初，這兩個不同世界里的人都覺得云里霧里，互相不懂對方在說什么。當雙方都談到“大數據”這個詞的時候，事情忽然有了點眉目。

Xilinx亞太區 通信業務拓展高級經理梁曉明說了一句話，“要不咱們先演練一把，看看我們能不能用FPGA來解決用戶的實際問題�！本瓦@樣，Xilinx的FPGA架構師 和IBM研究院的人員共同奔赴了中國最大的大數據廠商的上海辦公室。

梁曉明開門見山地說：“您給我提一個和重復性計算和算法有關的問題，我們來試一試�！� 于是，這家大數據廠商的創始人兼CTO就真的提出了一個困擾了兩年多的難題：Hadoop大數據的每一份數據需要三個備份，由于服務器本身磁盤的成本代表 整體成本的60%，因此三個備份的要求帶來了居高不下的成本負擔；采用擦除碼算法可以解決備份問題，即可以實現1.4份備份解決三倍的數據冗余問題，但由 此帶來魚和熊掌的選擇，即服務器CPU的使用率高達99.9%，這意味著CPU已經沒有多余的能力去進行大數據的分析運算了。怎么辦？

Xilinx亞太區通信業務拓展高級經理梁曉明

這個尖銳的問題一拋出來，IBM和Xilinx雙方的人員開始了一場腦力激蕩。他們在白板上寫寫畫畫，兩個多小時后，告訴該公司的創始人說“看來能解決”。主要思路就是在CPU架構中引入FPGA，由CPU負責通用計算負載，FPGA負責大量的重復運算負載。

之后，IBM和Xilinx聯合深圳恒揚科技、無錫中太服務器公司開始了共同研究。最終研發出了PCIe標準規格的NSA系列硬件FPGA加速卡，將它插在 服務器中，再用到Hadoop的時候，首先每臺機器磁盤的用量就減少了一半，這意味著服務器的成本能夠減少30%，而通過一張卡就可以做備份，光這個技術 就能夠取代10-20個CPU核。

此外，這張卡能夠在不改變POWER服務器硬件配置、無需額外機架空間、無需額外結構支持、無需額外電源提供、無需額外 被動散熱的情況下即可簡單安裝使用，數據可靠性提升3倍，實現了Hadoop在線實時備份，性價比提升3-4倍。

這個故事就是第二代分布式計算聯盟成立的背景。

無錫中太工作人員演示將FPGA板卡插入卡槽

IBM要革自己的“命”？

解決了這個真實的案例，IBM和Xilinx開始了新的思考。這樣一個事件以前為什么沒能發生？服務器和FPGA都是有些年頭的行業了，為什么兩個成熟的技 術需要在經過這么高深的研究之后才能結合到一起？如何讓這樣的單一事件發生一百次、一千次、一萬次，進而解決更多的行業問題？除了單純的技術難題，還有別的問題嗎？

經過了透徹的分析后，他們最終得出了問題的答案，一方面是技術上的障礙，另一方面是生態上的不完善。技術方面主要 需要解決FPGA和CAPI的接口問題，因為它們互相識別對方，本身是一個很復雜的編程過程。生態方面則主要來自于雙方陣營的開發人員，他們開發的內容和 所使用的語言是完全不同的。而一旦解決了語言上的互通問題，未來在解決問題時的效率以及所能解決的問題數量上將會是非常驚人的。

顯而易見，根源就在于能否很好地解決溝通問題。而最好的渠道和途徑就是——成立聯盟，打通技術上的壁壘，克服溝通障礙。

據張思民透露，IBM在兩年前已經有一個非常重要的決定，那就是把各個領域的技術在中國開放。他們看到了整個IT行業數據運算正面臨著很多新的機會，對 IBM來說，優勢在于處理大量的數據以及復雜的環境之下有很好的解決方案。但是，面對完全不同于以往的未來，要通過跟合作伙伴從芯片到不同技術層面的合 作，用開放的態度才能引領整個IT行業的發展。由此，IBM決定在中國全面開放POWER芯片架構。

目前，蘇州中晟宏芯公司 已經基于POWER架構，研發出了第一款芯片CP1（CP=China POWER），CP1擁有50億晶體管，22nm生產工藝，芯片面積650mm2 ，4GHz主頻，最高12核心96線程，全代碼透明可控。而基于CP1芯片，無錫中太發布了RedPOWER雙路“全國產服務器”，特征是高線程、高主 頻、高帶寬，能夠實現2路192線程。

面對這些成果，IBM表示，他們的初衷很簡單，就是希望全面開放POWER芯片技術，讓中國IT產業可以享受到開放的好處。不僅如此，IBM還承諾協助建立中國本土產業鏈，從芯片、CPU到服務器再到中國制造。

有人問用一臺服務器加一個FPGA加速卡就可以替代傳統的30臺服務器，IBM就不擔心影響服務器的銷售嗎？張思民斬釘截鐵地回答：肯定不會擔心。擺在面 前的首要難題是摩爾定律已經快走到了極限，半導體技術的性價比難以持續增長，因此不能再依賴于通過半導體技術的增長來使系統更快、更強，而是需要從硬件、 操作系統、設備應用等各個角度去考慮，來尋求更好的解決方案。張思民表示，現在移動互聯網在中國蓬勃發展，如果再來一波物聯網的大潮，當萬物互聯、任何一 個東西都是網絡入口的時候，那個時候可能已經不需要機房，也就賣不了服務器了。因此現階段所要解決的不是賣服務器的問題，而是要解決如何讓服務器基礎架構 跟上大數據的增長量。業界都在找這個突破口，如果IBM找不到，別人早晚也會找到，IBM自己不革命，未來就會被別人革了命。

“無利不成商”，是市場規律使然。說到這里，也許你會問，IBM此舉，究竟對自己有什么好處？答案其實是顯而易見的，IBM贏得了本土的POWER架構的人才，本土的產業鏈力量，以及與中國政府的緊密合作。

如何解決FPGA與CAPI的接口問題?

CAPI（Coherent Accelerator Processor Interface，一致性加速器接口），是IBM宣稱將POWER開放的一個重要標志。CAPI只是一個協議的名稱，物理連接依托于PCIe 3.0總線，關鍵組件通過它具備直接訪問CPU的內存空間（一致性） 的能力，從而大大提高了外設的運行效率，為系統總體表現“加速”。比如通過CAPI協議可以讓外置的閃存PCIe卡的系統開銷大幅度降低，減少了不必要的 總線占用，根據IBM的內部測試，非數據傳輸的總線開銷（指令傳送與響應）可降低50倍，對降低延遲有明顯好處。而這一接口，也為POWER的開放硬件平 臺提供了基礎。

它降低了操作系統與設備驅動的系統開銷，并打開了系統軟件、中間件與企業應用的開發想象空間。通過CAPI，可以借助相應的ASIC或FPGA芯片進行相關算法與事務處理的定向加速。

那么，CAPI是如何進行工作的？

圖1 系統的總體框圖

當計算機系統從單CPU系統進化到多CPU系統的時候，它的性能功耗比其實是在不斷下降的。為了提升硬件處理能力，一個解決方案就是在CPU核上開辟多個硬 件的線程，用這些線程來提高它的處理能力。傳統上GPU或FPGA都是以I/O設備的形式掛載在系統上，要使用這些I/O設備，就需要更多的技能，比如編 程人員需要學習一些硬件的知識，需要懂得I/O設備的驅動，同時由于它們是I/O設備，沒有和CPU共享內存，因此需要內核代碼幫助他們做數據傳輸。

CAPI 可以使得FPGA連接到這個系統上，通過將FPGA內嵌處理邏輯，可以使得FPGA硬件和CPU上的軟件共享虛擬的地址空間。CPU上的線程會產生數據， 同時也會產生一個任務隊列，在這個隊列中可以定義指導FPGA上的硬件對這些數據進行操作。通過調用CPU上的軟件，可以觸發FPGA硬件去任務隊列中獲 取任務描述，然后FPGA通過共享的存儲空間來讀取內存上的數據，并產生結果，而這些結果和數據都是可以被CPU上的軟件直接訪問的。

使用CAPI的好處在于FPGA的軟件開發者不需要再去了解具體的硬件是如何工作的，FPGA在一個協處理器的模式下共享內存。

這樣帶來的提升也是顯而易見的，通過異構形式引入FPGA或GPU等，也是近年來產業的轉型方向。在整個系統中消除軟件與硬件之間的距離，使得系統能夠軟硬兼施、互相融合，對整體系統的性能乃至整個行業都會有更大的促進。

IBM中國研究院副院長邵凌表示，即使有了FPGA卡，有了成熟的服務器，但要真正發揮效能，對眾多的開發者來說，也是一件非常困難的事情，因為還有大量的安裝、學習工作。如何能讓這種結合用更低的成本、更便捷的方式來實現，是第二代分布式計算聯盟首要考慮的問題之一。

IBM中國研究院副院長邵凌、IBM杰出工程師

為了打通他們的溝通障礙，加強FPGA獨立開發商以及相關行業ISV之間的更好協作，第二代分布式計算聯盟推出了CAPI FPGA應用加速商城。該商城建立于IBM中國研究院打造的SuperVessel云平臺上。SuperVessel云平臺將為CAPI FPGA應用加速方案提供高隔離性、高穩定安全的云端開發和測試環境，能夠幫助ISV更充分利用OpenPOWER先進的硬件架構，更方便快捷地進行 FPGA應用加速方案的設計、編程和構建。這個商城從理念上講類似于蘋果的APP Store，基于這樣一個模式，能夠幫助不同技術層面的人群在一個環境中，更好的解決需求，共同創新。

分布式計算架構對抗x86平臺，你看好嗎？

服務器的競爭態勢到現在已經很明朗了。其實早于Intel重金買入Altera之前，業界已經開始了類似這樣的討論。人們所擔心的是，在最終系統以下的各個 層面，英特爾開始逐漸收緊、親力親為，這將會使得相關的組件廠商日子越來越難過。的確，Intel近年來不斷向CPU以外的關鍵組件領域滲透，比如以太網、InfiniBand、加速器、閃存PCIe卡與SSD等等，不斷地將外圍的組件向CPU整合。這無疑在系統平臺層面，給相關的組件廠商帶來了巨大的 壓力。而花費重金買入Altera更是給業界敲響了一記警鐘，人們擔心FPGA與至強平臺的融合或緊密協同的設計，只是時間的問題。這樣一來，更多的話語 權只會掌握在一家公司的手中，創新，也只是一家公司來主導。

IBM與Xilinx正是在聯合那些不愿被Intel綁住手腳的人。

深圳市恒揚科技股份有限公司總經理李浩，是一名有著16年FPGA開發經驗的老工程師。用他的話來說，這些年一直有一個苦惱就是從事的是別人不知道的、看不清楚的行業。這樣一個陽春白雪的領域，借助第二代分布式計算聯盟正在被越來越多的人所了解，他們也得到了更多的機會。

深圳市恒揚科技股份有限公司總經理李浩

無錫中太服務器有限公司董事長王雪松這樣看待第二代分布式計算未來的趨勢：首先是硬件集成軟件，未來的軟硬件在系統層面的結合將越來越緊密；其次，這樣一個 開放式的聯盟首先在中國落地生根，未來將很有可能打破由國際到國內的慣例，反過來影響美國的技術標準聯盟。作為一名從業多年的老技術人員，身處洗牌時代， 他個人感覺很興奮。

無錫中太服務器有限公司董事長王雪松

在FPGA行業，有著成熟的FPGA獨立開發商（IDH，Independent Design House）的聯盟，致力于加速方案的開發。同時，在軟件行業，也有相當規模的行業ISV（獨立軟件開發商）正在尋找能夠大幅度提升性能的產品和方案，以 便應對在物聯網、移動互聯、云計算、大數據分析時代迅速增長的數據以及計算需求。恒揚科技和無錫中太只是產業鏈中的兩個縮影，而類似他們的、有這樣心愿的 廠商還有很多很多。

IBM這次做了一件很聰明的事，可以說是集天下之力來對抗x86。但是，很難評價孰是孰非。畢竟 Intel在二十多年前進軍數據中心市場時，以開放、標準化的x86架構，吸引了眾多的服務器廠商與ISV的支持。歷經多年的發展，x86服務器的種類越 來越多，快速跟上了用戶多樣化的需求，也正是由于在CPU周邊的不斷延伸，Intel做了很多系統內部的工作，大大降低了許多服務器OEM/ODM廠商的 設計難度與成本，并對“Time to Market”產生了很大的影響。也正是經歷了這些年的競爭，Intel才成就了今天的市場地位——在服務器芯片市場占有率高達95%。

IBM 用第二代分布式計算聯盟來對抗x86，著實還有很長的路需要跋涉。且讓我引用一位參會者的原話作為本文的結束，她說道：“我個人感覺,無論是IBM OpenPOWER開放力量的理想，還是參會企業代表的演進，都透露著一種激情，一種自豪感，還有一種豪情，一項面向巨大網絡用戶的技術，一個無法預估的 應用藍海，一股從中國到世界的影響力。”

未來，誰知道呢？